基于反演理论的保幅偏移成像方法研究

开展基于地震反演理论的地震数据保幅偏移成像方法研究，可为地震数据的保幅偏移成像建立一套理论框架，以解决当前地震数据保幅偏移成像方法技术所遇到的理论问题，为当前的地震数据构造成像走向岩性成像提供理论支撑，对当前实际地震数据岩性处理解释，尤其是复合油气藏的地震数据岩性处理解释，也具有实用价值。在地震反演理论的指导下，首先研究解决当前地震数据偏移成像方法中不能有效地考虑数据观测系统对偏移成像波场振幅作用的问题，建立偏移成像处理与数据采集相结合的保幅偏移成像理论；在地震波场正、反向传播理论研究的基础上，应用积分方程求解的方法研究具有振幅高保真性的波场逆传播算子，以替代当前偏移成像方法中逆时传播准确而保幅特性差的波场后向传播算子和逆时传播算子，得到具有真正波场振幅几何扩散校正的保幅偏移成像方法；最后针对常规偏移中单个道集成像波场叠加对成像波场振幅的影响，研究具有保幅特性的偏移成像波场叠加方法。

在本项目的研究中，我们首先开展了反射地震数据的保幅偏移成像理论框架研究，在反射地震数据观测系统的基础上结合地震数据偏移成像方法中地震波场传播的物理过程，通过把偏移成像过程中震源波场的正向传播与检波器观测波场的反向传播分开考虑，认为获得准确的地下震源波场和地下反射波场是保幅偏移成像的关键，建立了一种基于地震波传播物理过程认识的地震数据保幅偏移成像理论框架；在上述的保幅偏移成像理论框架和描述波场正向传播的Rayleigh-II积分公式的基础上，我们开展了观测波场的高保真向下延拓算子研究，即在高阶广义屏波场传播算子研究的基础上，通过考虑地震波在穿过速度分界面时的透射效应，以及震源波场传播的Green函数与波场深度外推Green函数的不同；根据本项目提出的地震数据保幅偏移成像理论框架，我们通过应用高精度的单程波波场传播算子模拟偏移成像所需要的地下震源波场，并在最小二乘反演理论的指导下应用上述研究得到的稳定高保真向下延拓算子重建保幅偏移成像所需要的地下观测波场，再根据反射面处反射波场与入射波场之间的线性关系和成像条件得到单炮地震数据的保幅偏移成像结果；根据反射地震数据采集中波场的激发与接收特性和地震波对地下的多次覆盖特性，提出了一种以地震波双向（激发方向与接收方向）地下照明强度横向变化为权重的偏移成像波场保幅叠加方法。本项目提出的保幅偏移成像方法理论不仅考虑了单炮地震数据采集的观测系统对保幅偏移成像的影响，更考虑了多次覆盖反射地震数据采集观测系统对保幅偏移成像结果的作用。最后进行了有关方法理论的数值试验，取得了理想的结果。